WO2017118569A1 - Verfahren zum kalibrieren einer vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts - Google Patents

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radiation
pattern
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solidification
building material
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Robert Achim DOMRÖSE
Dominik Wolf
Michael GÖTH
Ulrich Schmid
Maximilian Mittermüller
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Eos Gmbh Electro Optical Systems
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Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating a device for producing a three-dimensional object by layer-wise solidifying building material at the locations corresponding to the cross-section of the object to be produced in a respective layer, as well as to such a device performing the method.
  • test and reference patterns can be dot patterns or grid patterns.
  • the term of calibration or calibration in the extended namely colloquial sense understood. This means that it does not necessarily have to be the determination of the accuracy of a measuring instrument, but rather the setting of a first technical means a device (here the device for producing a three-dimensional object) relative to a second technical means, in particular their positioning and / or alignment with each other.
  • a first technical means a device here the device for producing a three-dimensional object
  • a second technical means in particular their positioning and / or alignment with each other.
  • the term “calibration / calibration” could be more precisely used to refer to a "test and / or adjustment process”.
  • the construction field has at least a first subarea and a second subarea which overlap in an overlapping zone, and a solidification device for emitting beams of electromagnetic radiation or of particle beams onto selective points of the construction field.
  • the method includes the step of generating a substantially periodic first modulation pattern in a layer of the building material or on a target in a first portion of the construction field.
  • the procedure includes the step of generating a substantially periodic second modulation pattern in a layer of the building material or on a target in a second portion of the construction field.
  • the first modulation pattern and the second modulation pattern form a substantially periodic overlay pattern in the overlap zone.
  • the period of the overlay pattern is larger than the period of the first modulation pattern and the period of the second modulation pattern.
  • the method includes the step of detecting the overlay pattern.
  • the method includes the step of determining the deviation of the location of the overlay pattern on the construction field from a reference position. Thereby, for example, a method is provided which allows calibration with high accuracy.
  • line patterns, grid patterns or dot patterns are generated as substantially periodic modulation patterns.
  • line patterns, grid patterns or dot patterns are generated as substantially periodic modulation patterns.
  • the reference position is determined by at least one reference mark on the construction field, wherein the at least one reference marking is generated in a layer of the building material or on a target of the solidification device becomes.
  • the solidification device radiates beams of electromagnetic radiation, in particular laser radiation, wherein different beams are emitted from different radiation sources or are generated by beam splitting from the radiation emitted by a radiation source.
  • a beam of electromagnetic radiation can be produced with less expenditure on apparatus than a particle beam.
  • the melting or melting of building material can be controlled more simply and precisely than when electromagnetic radiation from another radiation source is used.
  • the position of the first modulation pattern and / or the second modulation pattern on the construction field is changed such that the deviation of the position of the overlay pattern on the construction field from a reference position has at most a desired value. In this way, for example, deviations occurring in a specific coordinate can be specifically corrected.
  • Determining the deviation of the position of the overlay pattern on the construction field from the reference position preferably comprises determining an offset and / or a rotation. Further preferably, based on the determination of the offset and / or the rotation, the position of the first modulation pattern and / or the second modulation pattern is changed, that is to say a change in the offset and / or the rotation. As a result, wise different deviations are detected and corrected if necessary.
  • the method according to the invention is carried out before the production of a three-dimensional object and / or during the production of a three-dimensional object and / or after the production of a three-dimensional object. It can thus be checked, for example, whether settings of a device for selective laser sintering or laser melting have a drift during the production process.
  • the determination of the deviation of the position of the overlay pattern on the construction field from the reference position preferably comprises an automatic detection, in particular a sensory detection with a detection device comprising at least one radiation conductor and a radiation sensor.
  • an automatic detection in particular a sensory detection with a detection device comprising at least one radiation conductor and a radiation sensor.
  • This creates the basis for automatic calibration.
  • automatically or partially automatically modified control commands for the operation of the device for the production of the object to be produced are derived.
  • an automatic correction of deviations is performed.
  • the method according to the invention is a method for calibrating a device for producing a three-dimensional object by stratifying solidification material at the points corresponding to the cross-section of the object to be produced in a respective layer, in which an irradiation tupter is detected spatially resolved.
  • the device comprises a construction space in which a construction field is provided and in which the object by selectively solidifying the building material
  • the device comprises a fastening device for emitting at least one beam of electromagnetic radiation or at least one particle beam onto selective points of the construction field.
  • the device comprises a detection device with at least one radiation sensor and optionally at least one radiation conductor.
  • a radiation sensor for example, a photosensitive camera can be used (in which case the detection device is preferably formed without radiation conductor) or a photodiode (in which case the detection device is preferably formed with radiation conductor).
  • the method includes the step of generating an irradiation pattern on the construction field in a layer of the building material or on a target.
  • the method optionally includes (in the presence of a radiation conductor in the detector) the
  • the method includes the step of directing the radiation to the radiation sensor.
  • the method includes the step of detecting the radiation with the radiation sensor and the step of deriving calibration information based on that detection. This makes it possible, for example, to carry out a calibration based on spatially resolved detected radiation generated when generating an irradiation pattern.
  • the calibration information is used for the automatic or semi-automatic adjustment of an optical adjustment, in particular a focus adjustment (especially a focus position adjustment), the solidification device. As a result, for example, deviations of an optical adjustment from the desired setting can be corrected.
  • the device according to the invention is an apparatus for producing a three-dimensional object by layer-wise solidifying building material at the locations corresponding to the cross section of the object to be produced in a respective layer.
  • the device has a construction space in which a construction field is provided and in which the object is to be built up in layers by selective solidification of the building material.
  • the construction field has at least a first partial area and a second partial area which overlap in an overlapping zone.
  • the device has a solidification device for emitting beams of electromagnetic radiation or of particle beams onto selective points of the construction field.
  • the device has a generating unit, which in operation generates a substantially periodic first modulation pattern in a layer of the building material or on a target in a first partial area of the construction field.
  • the device has a generating unit, which in operation generates a substantially periodic second modulation pattern in a layer of the building material or on a target in a second partial area of the construction field.
  • the first modulation pattern and the second modulation pattern form in the overlap zone a substantially periodic overlay pattern whose period is greater than the period of the first modulation pattern and the period of the second modulation pattern.
  • the device has a detection unit direction, which is designed to detect the overlay pattern.
  • the device has a determination unit which, during operation, determines the deviation of the position of the overlay pattern on the construction field from a reference position.
  • the solidification direction has at least one first and one second deflecting device for deflecting a first and a second beam emitted by the solidifying device, wherein the first deflecting device is assigned a first partial region of the construction field and the second deflecting device is assigned a second partial region of the construction field.
  • the detection device preferably includes a sensor which transmits the radiation incident in the overlapping zone
  • the calibration unit has a detection device with at least one radiation conductor and at least one radiation sensor.
  • the at least one radiation conductor is designed to guide radiation to a radiation sensor.
  • the calibration unit has a coupling unit for coupling the electromagnetic radiation, which is emitted when generating an irradiation pattern from the building material or from the target, into the radiation conductor.
  • the calibration unit has a lead-out unit for deriving calibration information based on this detection.
  • the calibration unit can be used as a separate unit in the device according to the invention for producing a three-dimensional object.
  • Fig. 1 is a schematic, partially sectioned view of an apparatus for producing a three-dimensional object by layer-by-layer selectively solidifying building material according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the first portion of the construction field having a first modulation pattern, the second portion of the construction field having a second modulation pattern, and the overlapping zone between the first and second portions having an overlay pattern according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of a line pattern according to another embodiment of the invention.
  • 4 is a schematic view of a line pattern according to another embodiment of the invention.
  • the device shown in FIG. 1 is a laser sintering laser melting device 1 for producing an object 2.
  • the apparatus 1 further comprises a storage container 14 for a pulverulent build-up material 15 which can be solidified by electromagnetic radiation and a coater 16 movable in a horizontal direction H for applying the building material 15 to a construction field 8 in the working plane 7.
  • the wall contains the
  • the apparatus 1 further comprises a solidification device 19 with two irradiation devices 120, 220.
  • the beams 122, 222 generated by the radiation sources 121, 221, for example laser sources, are each provided by a deflection device 123, 223 deflected and focused by one of the focussing 124, 224 via the coupling window 25 on the construction field 8 in the working plane 7.
  • a deflector 123, 223 includes, for example, a pair of galvanometer scanners.
  • the construction field 8 is subdivided into two subregions 100, 200 each assigned to a deflection device 123, 223.
  • Each of the beams 122, 222 is deflected by the respective deflection device 123, 223 in such a way that it impinges on selective points in the respective partial area 100, 200 of the construction field 8.
  • the partial regions 100, 200 overlap in the overlapping zone 300.
  • both beams 122, 222 can impinge on the construction field.
  • the solidification device 19 contains a different number of irradiation devices, for example four irradiation devices.
  • the construction field 8 is preferably subdivided into a number of subregions corresponding to the number of irradiation devices.
  • the device 1 further includes a control device 29, via which the individual components of the device 1 are controlled in a coordinated manner for carrying out the construction process.
  • the controller 29 may include a CPU whose operation is controlled by a computer program (software).
  • the device 1 contains at least one generating unit for generating substantially periodic modulation patterns 101, 201 on a layer of the building material 15 applied to the construction field 8 or on a target applied to the construction field 8. It is preferred to use the irradiation devices 120, 220 as generating units, ie to generate the substantially periodic modulation patterns 101, 201 by means of the solidification device 19. However, it is also possible within the scope of the invention to provide at least one generating unit independent of the setting device 19.
  • the device 1 contains at least one detection device 18 for detecting exposure patterns generated on the construction field.
  • the detection device 18 is, for example, a camera which is preferably sensitive in the infrared and / or visible spectral range and which is designed to detect at least a part of the construction field 8 in a spatially resolved manner.
  • the camera can be designed such that it detects radiation emitted by the exposure material 15 or by a target (see FIG. 3) during irradiation or as a result of irradiation.
  • the camera may also be designed to detect a temporary or permanent change in the building material 15 or the target. It can also be provided that the detection device 18 at least one sensitive in the infrared and / or visible spectral range
  • Radiation sensor and at least one radiation conductor has.
  • a radiation conductor is an optical element or a combination of several optical elements, for example light guides, lenses, mirrors, prisms and / or beam splitters.
  • the device 1 contains a determination unit which, on the basis of data transmitted by the detection unit 18, determines the deviation of the position of an overlay pattern 301 from a reference position.
  • the determination unit is integrated in the control unit 29.
  • the determination unit is formed by a program routine executed by the deviation control unit 29.
  • the device 1 is typically calibrated prior to producing a three-dimensional object 2. It can also be provided within the scope of the invention that the device device 1 is calibrated at one time or at several times during the production of a three-dimensional object 2. In the context of the invention, it is even possible to calibrate the device 1 after the manufacture and / or during the manufacture of a three-dimensional object, for example in order to check the preceding production process.
  • Substantially periodic first and second modulation pattern 101, 201 generated as irradiation pattern by the rays 122, 222 in a layer of applied to the construction field 8 building material 15 irradiate the locations corresponding to the respective modulation pattern 101, 201.
  • a target which is positioned so that its upper side lies in the construction field 8
  • the target may be, for example, a plate-shaped piece of metal, for example of steel or anodized or painted aluminum.
  • the modulation patterns 101, 201 are positioned on the construction field in such a way that they form an overlay pattern 301 in the overlapping zone.
  • Lines of the second modulation pattern 201 is a.2.
  • the distances di and d2 are similar, but not identical.
  • the lines of the first modulation pattern 101 and the lines of the second modulation pattern 201 are substantially parallel. Due to the moiré effect, a substantially periodic overlay pattern 301 forms in the overlapping zone 300.
  • the reference position is determined by a reference mark 203 on the construction field 8, which is generated in a layer of the building material 15 or on the target.
  • the distance between a maximum of the line overlap and the reference mark 203 is determined to determine the deviation of the position of the overlay pattern 301 from the reference position.
  • the reference marking 203 is generated together with one of the two modulation patterns 101, 201.
  • FIG. 2 shows a reference mark 203 which has been produced in a particularly simple and therefore preferred manner as an extended line of the linear pattern-shaped modulation pattern 201. It is sufficient if part of a period P of the substantially periodic overlay pattern 301 is present on the construction field 8. It only needs to be ensured that the substantially periodic overlay pattern 301 in the transverse direction is so wide that at least the position of a maximum or a minimum of the line overlap can be determined.
  • the reference marks 203 are generated together with one of the modulation patterns 101, 201 or together with both modulation patterns 101, 201, particularly preferably in the form of extended lines.
  • the overlay pattern 301 and the at least one reference mark 203 are detected spatially resolved by the detection device 18. From the data transmitted by the detection device 18, the control device 29 determines the deviation of the overlay pattern 301 from a predetermined reference position.
  • control device 29 changes one or more settings of the components of the device 1 in order to change the deviation such that the deviation no longer exceeds the predetermined target value.
  • the device 1 it is not necessary for the device 1 to have a detection device 18, since the operator visually determines, for example, the distance between a maximum of the line overlap and a reference mark 203. If the solidification device 19 has more than two deflection devices and there are more than two subregions respectively assigned to a deflection device on the construction field 8, the calibration can be carried out in the manner described for each overlapping zone between two or more subregions.
  • the device 1 prefferably be calibrated to determine the deviation of the position of the overlay pattern 301 from a reference position and to modify the control commands by means of which the control device 29 controls the elements of the device 1 on the basis of the determined deviation. To compensate for deviations of the relative position of the subregions of the construction field and other geometric parameters of the respective target values.
  • the optical adjustments for example, settings that determine the deflection of the radiation emitted by the solidification device, its focusing on the construction field and the energy density of a radiated beam
  • An adjustment can be carried out automatically or semi-automatically, ie without or with the assistance of the operator.
  • the modulation patterns 101, 201 are line patterns having a length of 60 mm measured normal to the direction of the lines.
  • the modulation pattern 101 has 240 equidistant lines.
  • the modulation pattern 201 has 241 equidistant lines. The middle one of the lines of the modulation pattern 201 is made longer in comparison with the other lines, the extension forming a reference mark 203 outside the overlapping zone 300.
  • Adjustment of the focusing are preferably carried out separately for each laser beam 122, 222. Inspection and, if necessary, adjustment can thus be carried out in a completely analogous manner also for devices 1 which have only one deflection device for a laser beam and also for devices 1 which have more than two deflection devices for one laser beam each.
  • a plate-shaped target 9 which consists of anodized aluminum, is positioned on the carrier 10 or the base plate 11.
  • a line pattern 400 of substantially parallel lines is generated on the top side of the target 9 as an irradiation pattern.
  • the line pattern shown schematically in Fig. 3 consists of the lines 410, 411, 412, 413, 414.
  • the line pattern 400 may have substantially more than five lines. Between the generation of the individual lines, the carrier 10 is moved in each case in the direction V such that the lines 413, 411, 410, 412, 414 which follow one another in the transverse direction be generated at an increasingly raised position of the carrier 10. Only in generating the middle line 410, which is made longer than the other lines for the sake of ease of identification, is the carrier in such a position that the top of the target 9 on which the pattern 400 is generated is in the working plane 7 lies. The narrower the laser beam impinges on the construction field 8 when creating a line, the narrower is the generated line. The focus is set correctly when the center line 410 is narrower than the remaining lines 413, 411, 412, 414. This situation is illustrated in FIG.
  • FIG. 3B illustrates a situation in which the focusing is not properly adjusted, which can be recognized by the fact that a line 411 remote from the center is narrower than all other lines 413, 410, 412, 414.
  • the electromagnetic radiation which is emitted when generating the pattern 400 from the corresponding points of the target 9, is passed to a radiation sensor, which detects the radiation and thus automatically detects the line pattern 400.
  • the controller 29 automatically detects the width of the lines 410, 411, 412, 413, 414 and automatically determines if the focus is correct.
  • the control device 29 automatically carries out an adjustment of elements of the device 1 which are decisive for the focusing, for example an adjustment of one of the focusing devices 123, 223. From the line distances can be derived automatically the necessary amount of correction.
  • settings of the deflection devices 123, 223 are checked in conjunction with hatching lines and, if appropriate, the deflection devices 123, 223 are adjusted. Verification and, if necessary, adjustment are preferably performed separately for each laser beam 122, 222. Verification and, if necessary, adjustment can thus be carried out in a completely analogous manner also for devices 1 which have only one deflection device for a laser beam and also for devices 1 which have more than two deflection devices for one laser beam each.
  • Hatch lines can be used to consolidate a flat area of the construction field 8. Hatch lines are parallel lines leading from one side of the area to be consolidated to the opposite side thereof, along which building material 15 is solidified.
  • a laser beam is moved so that the point at which it impinges on the building field 8 moves back and forth between one side of the area to be consolidated and the opposite side.
  • the reversal of the direction of the laser beam can be turned off to prevent locally takes place at a point where a reversal of direction, an undesirably high energy input into the building material.
  • a line pattern 500 of substantially parallel and substantially equal long lines 501 generated as a radiation pattern.
  • the electromagnetic radiation which is emitted from the corresponding points of the construction field 8 when the line pattern 500 and the line 600 are generated is directed to a radiation sensor, which detects the radiation and detects the exposure pattern.
  • the control device 29 automatically determines the position of at least the last intersection point 703 in the row and from this automatically determines the length of the lines 501 and compares them with a desired value. If necessary, the control device 29 automatically performs an adjustment, for example an adjustment of the deflection devices 123, 223.
  • the solidification device 19 may comprise, for example, one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as laser diode, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) or a row of these lasers.
  • any device which uses energy as wave or particle Radiation can be selectively applied to a layer of the building material 15.
  • a laser it is possible to use, for example, another light source, an electron beam or any other source of energy or radiation which is suitable for solidifying the building material 15.
  • the exposure can also be carried out with a movable line imagesetter.
  • HSS high-speed sintering
  • the selective solidification of the applied build-up material can also be done by 3D printing, for example by applying an adhesive.
  • the invention relates to the manufacture of an object 2 by means of coating and selective solidification of a building material 15, independently of the manner in which the building material 15 is solidified.
  • various kinds of powders may be used, in particular metal powders, plastic powders, ceramic powders, sand, filled or mixed powders.
  • Stereolithography also allows the use of liquid building materials.

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Abstract

Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises selektives Verfestigen von Aufbaumaterial (15) mit dem Schritt des Erzeugens eines im Wesentlichen periodischen ersten Modulationsmusters (101) in einem ersten Teilbereich (100) eines Baufeldes (8), dem Schritt des Erzeugens eines im Wesentlichen periodischen zweiten Modulationsmusters (201) in einem zweiten Teilbereich (200) des Baufeldes (8), wobei das erste Modulationsmuster (101) und das zweite Modulationsmuster (201) in der Überlappungszone (300) ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster (301) ausbilden, dessen Periode größer ist als die Periode des ersten Modulationsmusters (101) und die Periode des zweiten Modulationsmusters (201), dem Schritt des Erfassens des Überlagerungsmusters (301) und dem Schritt des Bestimmens der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters (301) auf dem Baufeld (8) von einer Referenzlage.

Description

VERFAHREN ZUM KALIBRIEREN EINER VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN EINES DREIDIMENSIONALEN OBJEKTS
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen sowie auf eine derartige Vorrichtung, die das Verfahren durchführt.
Vorrichtungen zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises selektives Verfestigen von Aufbaumaterial mittels elektromagnetischer Strahlung und/oder Teilchenstrahlung und entsprechende Verfahren werden beispielsweise zum Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing bzw. Additive Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens, das unter dem Namen "Selektives Lasersintern" oder un- ter dem Namen "selektives Laserschmelzen" bekannt ist, sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in der Druckschrift DE 195 14 740 Cl beschrieben. Ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts ist aus der DE 199 18 613 AI bekannt, wobei das Verfahren nur für einen Laserstrahl ausgelegt ist. Das Verfahren ist dabei vor dem eigentlichen Baupro- zess durchzuführen.
Ferner ist bekannt, innerhalb einer derartigen Vorrichtung mehrere Laserstrahlen zu verwenden, denen jeweils ein Teilbereich des Baufeldes zugeordnet ist, wobei die Teilbereiche einander teilweise überlappen. Ein Verfahren zum automatischen Kalibrieren einer derartigen Vorrichtung, welche mehrere Laser aufweist, ist aus der Druckschrift DE 10 2013 208 651 AI bekannt. Dabei wird die Abweichung zwischen Testmustern bzw. die Abweichung zwischen Test- und Referenzmustern bestimmt und so verän- dert, dass ein Soll-Wert unterschritten wird. Test- und Referenzmuster können dabei Punktmuster oder Gittermuster sein.
Nachteilig an den bekannten Kalibrierverfahren ist deren potenziell begrenzte Genauigkeit.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises selektives Verfestigen von Aufbaumaterial sowie eine Vorrichtung zum Durch- führen eines verbesserten Verfahrens bereitzustellen.
Im Rahmen der Erfindung (ebenso wie der obigen Aussagen) wird der Begriff des Kalibrierens bzw. der Kalibrierung im erweiterten, nämlich umgangssprachlichen Sinne verstanden. Dies bedeu- tet, dass es sich dabei nicht (zwangsläufig) um die Genauigkeitsermittlung eines Messmittels handeln muss, sondern dass es vielmehr um die Einstellung eines ersten technischen Mittels einer Vorrichtung (hier der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts) relativ zu einem zweiten technischen Mittel handelt, insbesondere auf deren Positionierung und/oder Ausrichtung zueinander. Man könnte also beim Begriff „Kalibrie- ren/Kalibrierung" präziser auch von einem „Prüf- und/oder Justiervorgang" sprechen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 10, eine Vorrichtung gemäß An- Spruch 12 und eine Kalibriereinheit gemäß Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben, wobei die in den jeweiligen Unteransprüchen zu den einzelnen Anspruchskategorien genannten Merkmale auch als Weiterbildung aller anderen Anspruchskategorien verstanden werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen mit einem Bauraum, in dem ein Baufeld vorgesehen ist und in dem das Objekt durch selektives Verfestigen des Aufbaumaterials
schichtweise aufzubauen ist, wobei das Baufeld wenigstens einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich, die in einer Überlappungszone überlappen, aufweist, und einer Verfestigungseinrichtung zum Ausstrahlen von Strahlen elektromagnetischer Strahlung oder von Teilchenstrahlen auf selektive Stellen des Baufeldes. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Erzeugens eines im Wesentlichen periodischen ersten Modulationsmusters in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target in einem ersten Teilbereich des Baufeldes. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Erzeugens eines im Wesentlichen periodischen zweiten Modulationsmusters in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target in einem zweiten Teilbereich des Baufeldes. Das erste Modulationsmuster und das zweite Modulationsmus- ter bilden in der Überlappungszone ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster aus. Die Periode des Überlagerungs- musters ist größer als die Periode des ersten Modulationsmusters und die Periode des zweiten Modulationsmusters. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Erfassens des Überlagerungs- musters. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Bestimmens der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von einer Referenzlage. Dadurch wird beispielsweise ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das ein Kalibrieren mit großer Genauigkeit gestattet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mit hoher (erhöhter) Maßhaltigkeit ermöglicht. Außerdem gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung sehr filigraner dreidimensionaler Objekte, da die für die Verfestigung von Aufbaumaterial zur Herstellung feingliedriger Strukturen erforderliche Präzision erreicht wird .
Vorzugsweise werden als im Wesentlichen periodische Modulati- onsmuster Linienmuster, Gittermuster oder Punktmuster erzeugt. Dadurch lassen sich beispielsweise auf relativ einfache Weise im Wesentlichen periodische Modulationsmuster erzeugen.
Vorzugsweise wird die Referenzlage durch mindestens eine Refe- renzmarkierung auf dem Baufeld festgelegt, wobei die mindestens eine Referenzmarkierung in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target von der Verfestigungseinrichtung erzeugt wird. Dadurch wird es beispielsweise ermöglicht, die Referenzlage gemeinsam mit der Erfassung des Überlagerungsmusters zu bestimmen . Vorzugsweise strahlt die Verfestigungseinrichtung Strahlen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, aus, wobei verschiedene Strahlen von verschiedenen Strahlungs- quellen ausgestrahlt werden oder durch Strahlteilung aus der von einer Strahlungsquelle ausgestrahlten Strahlung erzeugt werden. Ein Strahl elektromagnetischer Strahlung ist beispielsweise mit geringerem apparativem Aufwand herzustellen als ein Teilchenstrahl. Mittels eines von einer Laserquelle ausgestrahlten Strahls lässt sich beispielsweise das An- oder Aufschmelzen von Aufbaumaterial einfacher und exakter kontrollie- ren als bei Verwendung elektromagnetischer Strahlung aus einer anderen Strahlungsquelle.
Vorzugsweise wird die Lage des ersten Modulationsmusters und/oder des zweiten Modulationsmusters auf dem Baufeld derart verändert, dass die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von einer Referenzlage höchstens einen Soll-Wert aufweist. Dadurch können beispielsweise auftretende Abweichungen in einer bestimmten Koordinate spezifisch korrigiert werden.
Das Bestimmen der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von der Referenzlage umfasst bevorzugt ein Bestimmen eines Versatzes und/oder einer Drehung. Weiter bevorzugt erfolgt auf Basis der Bestimmung des Versatzes und/oder der Drehung ein Verändern der Lage des ersten Modulationsmusters und/oder zweiten Modulationsmusters, also ein Verändern des Versatzes und/oder der Drehung. Dadurch können beispiels- weise verschiedenartige Abweichungen erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren vor dem Her- stellen eines dreidimensionalen Objekts und/oder während des Herstellens eines dreidimensionalen Objekts und/oder nach dem Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durchgeführt. Damit kann beispielsweise überprüft werden, ob Einstellungen einer Vorrichtung zum selektiven Lasersintern oder Laserschmelzen während des Herstellungsprozesses eine Drift aufweisen.
Vorzugsweise umfasst die Bestimmung der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von der Referenzlage eine automatische Erfassung, insbesondere eine sensorische Erfassung mit einer Erfassungseinrichtung, die mindestens einen Strahlungsleiter und einen Strahlungssensor umfasst. Dadurch wird beispielsweise die Grundlage für eine automatische Kalibrierung geschaffen . Vorzugsweise werden auf Basis der bestimmten Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von der Referenzlage automatisch oder teilautomatisch modifizierte Steuerbefehle für den Betrieb der Vorrichtung für die Herstellung des herzustellenden Objekts abgeleitet. Dadurch wird beispielsweise eine automatische Korrektur von Abweichungen durchgeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem weiteren Aus- führungsbeispiel handelt es sich um ein Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, bei dem ein Bestrahlungs- tnuster ortsaufgelöst erfasst wird. Die Vorrichtung umfasst einen Bauraum, in dem ein Baufeld vorgesehen ist und in dem das Objekt durch selektives Verfestigen des Aufbaumaterials
schichtweise aufzubauen ist. Die Vorrichtung umfasst eine Ver- festigungseinrichtung zum Ausstrahlen mindestens eines Strahls elektromagnetischer Strahlung oder mindestens eines Teilchenstrahls auf selektive Stellen des Baufeldes. Die Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinrichtung mit mindestens einem Strahlungssensor und optional mindestens einem Strahlungsleiter. Als Strahlungssensor kann beispielsweise eine fotosensitive Kamera verwendet werden (in welchem Falle die Erfassungseinrichtung bevorzugt ohne Strahlungsleiter ausgebildet ist) oder eine Fotodiode (in welchem Falle die Erfassungseinrichtung bevorzugt mit Strahlungsleiter ausgebildet ist) . Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Erzeugens eines Bestrahlungsmusters auf dem Baufeld in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target. Das Verfahren beinhaltet optional (bei Vorhandensein eines Strahlungsleiters in der Erfassungseinrichtung) den
Schritt des Einkoppeins der elektromagnetischen Strahlung, die beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters vom Aufbaumaterial oder vom Target emittiert wird, in den Strahlungsleiter. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Leitens der Strahlung zu dem Strahlungssensor. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Erfassens der Strahlung mit dem Strahlungssensor und den Schritt des Ableitens einer Kalibrierungsinformation auf Basis dieser Erfassung. Dadurch wird beispielsweise ermöglicht, auf Basis ortsaufgelöst erfasster beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters emittierter Strahlung eine Kalibrierung durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, dieses Verfahren mit jedem der vorstehend beschriebenen Verfahren zu kombinieren. Vorzugsweise wird die Kalibrierungsinformation zur automatischen oder teilautomatischen Justage einer Optikeinstellung, insbesondere einer Fokuseinstellung (speziell einer Fokuslageneinstellung) , der Verfestigungseinrichtung verwendet. Dadurch können beispielsweise Abweichungen einer Optikeinstellung von der Soll-Einstellung korrigiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Die Vorrichtung weist einen Bauraum, in dem ein Baufeld vorgesehen ist und in dem das Objekt durch selektives Verfestigen des Aufbaumaterials schicht- weise aufzubauen ist, auf. Das Baufeld weist wenigstens einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich, die in einer Überlappungszone überlappen, auf. Die Vorrichtung weist eine Verfestigungseinrichtung zum Ausstrahlen von Strahlen elektromagnetischer Strahlung oder von Teilchenstrahlen auf selektive Stellen des Baufeldes auf. Die Vorrichtung weist eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein im Wesentlichen periodisches erstes Modulationsmuster in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target in einem ersten Teilbereich des Baufeldes erzeugt, auf. Die Vorrichtung weist eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein im Wesentlichen periodisches zweites Modulationsmuster in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target in einem zweiten Teilbereich des Baufeldes erzeugt, auf. Das erste Modulationsmuster und das zweite Modulationsmuster bilden in der Überlappungszone ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster aus, dessen Periode größer ist als die Periode des ersten Modulationsmusters und die Periode des zweiten Modulationsmusters. Die Vorrichtung weist eine Erfassungsein- richtung auf, die zum Erfassen des Überlagerungsmusters ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist eine Bestimmungseinheit, die im Betrieb die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters auf dem Baufeld von einer Referenzlage bestimmt, auf. Dadurch wird beispielsweise eine Vorrichtung bereitgestellt, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt werden kann.
Vorzugsweise weist die Verfestigungsrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines ers- ten und eines zweiten von der Verfestigungseinrichtung ausgestrahlten Strahls auf, wobei der ersten Ablenkeinrichtung ein erster Teilbereich des Baufeldes zugeordnet ist und der zweiten Ablenkeinrichtung ein zweiter Teilbereich des Baufeldes zugeordnet ist. Dadurch wird es beispielsweise ermöglicht, dass der Wirkbereich eines Strahls auf dem Baufeld so begrenzt wird, dass ein übermäßig schräger Strahleinfall auf das zu verfestigende Material vermieden wird.
Vorzugsweise beinhaltet die Erfassungseinrichtung einen Sensor, der die in der Überlappungszone auftreffende Strahlung durch
Detektion der infolge der auftreffenden Strahlung auftretenden vorübergehenden oder dauerhaften Veränderungen einer Eigenschaft des Aufbaumaterials oder des Targets ortsaufgelöst er- fasst. Dadurch wird beispielsweise eine Voraussetzung geschaf- fen, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit der Vorrichtung automatisiert durchgeführt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Kalibriereinheit handelt es sich um eine Kalibriereinheit zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Kalibriereinheit ein Bestrahlungsmuster ortsaufgelöst erfasst. Die Vorrichtung umfasst einen Bauraum, in dem ein Baufeld vorgesehen ist und in dem das Objekt durch selektives Verfestigen des Aufbaumaterials schichtweise aufzu- bauen ist. Die Vorrichtung umfasst eine Verfestigungseinrichtung zum Ausstrahlen mindestens eines Strahls elektromagnetischer Strahlung oder mindestens eines Teilchenstrahls auf selektive Stellen des Baufeldes. Die Kalibriereinheit weist eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein Bestrahlungsmuster auf dem Baufeld in einer Schicht des Aufbaumaterials oder auf einem Target erzeugt, auf. Die Kalibriereinheit weist eine Erfassungseinrichtung mit mindestens einem Strahlungsleiter und mindestens einem Strahlungssensor auf . Der mindestens eine Strahlungsleiter ist dabei ausgebildet, Strahlung zu einem Strah- lungssensor zu leiten. Die Kalibriereinheit weist eine Einkopp- lungseinheit zum Einkoppeln der elektromagnetischen Strahlung, die beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters vom Aufbaumaterial oder vom Target emittiert wird, in den Strahlungsleiter auf. ■ Die Kalibriereinheit weist eine Ableitungseinheit zur Ableitung einer Kalibrierungsinformation auf Basis dieser Erfassung auf. Insbesondere kann die Kalibriereinheit als separate Einheit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts verwendet werden. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig . 1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises se- lektives Verfestigen von Aufbaumaterial gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des ersten Teilbereichs des Baufeldes mit einem ersten Modulationsmuster, des zweiten Teilbereichs des Baufeldes mit einem zweiten Modulationsmuster und der Überlappungszone zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich mit einem Überlagerungsmuster gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Linienmusters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Linienmusters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinteroder Laserschmelzvorrichtung 1 zum Herstellen eines Objekts 2.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4. In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Wandung 6 angeordnet. In dem Behälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger 10 an- geordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 11 kann eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein, die an dem Träger 10 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein. Je nach verwen- detem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 11 noch eine Bauplattform 12 angebracht sein, auf der das Ob ekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 11 selbst aufgebaut werden, die dann als Bauplattform dient. In Fig. 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bauplattform zu bildende Objekt 2 unterhalb einer Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt. Es besteht aus mehreren verfestigten Schichten und wird von unverfestigt gebliebenen Aufbaumaterial 13 umgeben.
Die Vorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulver- förmiges Aufbaumaterial 15 und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 auf ein Baufeld 8 in der Arbeitsebene 7. An ihrer Oberseite enthält die Wandung der Prozesskammer 3 ein Einkoppelfenster 25 für die Strahlung zum Verfestigen des Pulvers 15. Die Vorrichtung 1 enthält ferner eine Verfestigungseinrichtung 19 mit zwei Bestrahlungseinrichtungen 120, 220. Die von den Strahlenquellen 121, 221, beispielsweise Laserquellen, erzeugten Strahlen 122, 222 werden jeweils von einer Ablenkeinrichtung 123, 223 abgelenkt und durch eine der Fokussiereinrichtun- gen 124, 224 über das Einkoppelfenster 25 auf das Baufeld 8 in der Arbeitsebene 7 fokussiert. Eine Ablenkeinrichtung 123, 223 enthält beispielsweise ein Paar Galvanometerscanner.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Baufeld 8 in zwei je einer Ablenkeinrichtung 123, 223 zugeordnete Teilbereiche 100, 200 unterteilt. Jeder der Strahlen 122, 222 wird so von der jeweiligen Ablenkeinrichtung 123, 223 abgelenkt, dass er an selektiven Stellen im jeweiligen Teilbereich 100, 200 des Baufeldes 8 auftrifft. Die Teilbereiche 100, 200 überlappen in der Über- lappungszone 300. In der Überlappungszone 300 können beide Strahlen 122, 222 auf das Baufeld auftreffen. Im Rahmen der Erfindung sind Ausführungsformen möglich, bei denen die Verfestigungseinrichtung 19 eine andere Anzahl an Bestrahlungseinrichtungen, beispielsweise vier Bestrahlungseinrichtungen, enthält. Das Baufeld 8 ist bevorzugt in eine Anzahl an Teilbereichen, die der Anzahl der Bestrahlungseinrichtungen entspricht, unterteilt.
Im Rahmen der Erfindung sind Ausführungsformen möglich, bei denen nicht jede Bestrahlungseinrichtung 120, 220 über eine sepa- rate Strahlenquelle verfügt, sondern ein Strahlteiler vorgesehen ist, der einen von einer Strahlenquelle erzeugten Strahl in Teilstrahlen teilt, die in verschiedene Bestrahlungseinrichtungen 120, 220 eingekoppelt werden. Die Vorrichtung 1 enthält weiter eine Steuereinrichtung 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 29 kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird.
Die Vorrichtung 1 enthält mindestens eine Erzeugungseinheit zum Erzeugen von im Wesentlichen periodischen Modulationsmustern 101, 201 auf einer auf dem Baufeld 8 aufgetragenen Schicht des Aufbaumaterials 15 oder auf einem auf das Baufeld 8 aufgebrach- ten Target. Es ist bevorzugt, als Erzeugungseinheiten die Bestrahlungseinrichtungen 120, 220 einzusetzen, d.h. die im Wesentlichen periodischen Modulationsmuster 101, 201 mittels der Verfestigungseinrichtung 19 zu erzeugen. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, mindestens eine von der Verfes- tigungseinrichtung 19 unabhängige Erzeugungseinheit vorzusehen. Die Vorrichtung 1 enthält mindestens eine Erfassungseinrichtung 18 zum Erfassen von auf dem Baufeld erzeugten Belichtungsmustern. Bei der Erfassungseinrichtung 18 handelt es sich beispielsweise um eine bevorzugt im infraroten und/oder sichtbaren Spektralbereich empfindliche Kamera, welche ausgebildet ist, zumindest einen Teil des Baufeldes 8 ortsaufgelöst zu erfassen. Die Kamera kann so ausgebildet sein, dass sie beim Bestrahlen oder in Folge des Bestrahlens vom Aufbaumaterial 15 oder von einem Target (vgl. hierzu Fig. 3) emittierte Strahlung erfasst. Die Kamera kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine vorübergehende oder dauerhafte Veränderung des Aufbaumaterials 15 oder des Targets erfasst. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung 18 mindestens einen bevorzugt im infraroten und/oder sichtbaren Spektralbereich empfindlichen
Strahlungssensor und mindestens einen Strahlungsleiter aufweist. Bei einem Strahlungsleiter handelt es sich um ein optisches Element oder um eine Kombination mehrerer optischer Elemente, beispielsweise Lichtleiter, Linsen, Spiegel, Prismen und/oder Strahlteiler.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Bestimmungseinheit , die auf Basis von von der Erfassungseinheit 18 übermittelten Daten die Abweichung der Lage eines Überlagerungsmusters 301 von einer Referenzlage bestimmt. Vorzugsweise ist die Bestimmungseinheit in die Steuereinheit 29 integriert. Beispielsweise wird die Bestimmungseinheit von einer Programmroutine gebildet, welche von der Steuereinheit 29 zum Bestimmen der Abweichung ausgeführt wird . Im Betrieb wird die Vorrichtung 1 typischerweise vor dem Herstellen eines dreidimensionalen Objekts 2 kalibriert. Es kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Vorrich- tung 1 zu einem Zeitpunkt oder zu mehreren Zeitpunkten während der Herstellung eines dreidimensionalen Objekts 2 kalibriert wird. Es kann im Rahmen der Erfindung sogar ein Kalibrieren der Vorrichtung 1 nach dem Herstellen und/oder während des Herstel - lens eines dreidimensionalen Objekts vorgesehen sein, beispielsweise, um den vorangegangenen Herstellprozess zu überprüfen .
Zum Kalibrieren der Vorrichtung 1 wird mittels der Strahlen 122, 222 in jedem Teilbereich 100, 200 des Baufeldes 8 ein im
Wesentlichen periodisches erstes bzw. zweites Modulationsmuster 101, 201 als Bestrahlungsmuster erzeugt, indem die Strahlen 122, 222 in einer Schicht des auf das Baufeld 8 aufgetragenen Aufbaumaterials 15 die Stellen bestrahlen, die dem jeweiligen Modulationsmuster 101, 201 entsprechen. Statt eine Schicht des Aufbaumaterials 15 zu bestrahlen, kann ein Target, das so positioniert ist, dass seine Oberseite im Baufeld 8 liegt, bestrahlt werden. Bei dem Target kann es sich beispielsweise um ein plattenförmiges Stück Metall, beispielsweise aus Stahl bzw. eloxiertem oder lackiertem Aluminium handeln. Die Modulations- muster 101, 201 sind so auf dem Baufeld positioniert, dass sie in der Überlappungszone ein Überlagerungsmuster 301 bilden.
Die Modulationsmuster 101, 201 sind periodische Muster. Bevor- zugt sind die Modulationsmuster 101, 201 Linienmuster, die aus bevorzugt im Wesentlichen gleich breiten, aus belichteten Stellen gebildeten Linien, die in einem im Wesentlichen konstanten Abstand voneinander angeordnet sind, gebildet werden. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Linien des ersten Modulations- musters 101 beträgt di . Der Abstand zwischen zwei benachbarten
Linien des zweiten Modulationsmusters 201 beträgt ä.2. Die Abstände di und d2 sind ähnlich, aber nicht identisch. Die Linien des ersten Modulationsmusters 101 und die Linien des zweiten Modulationsmusters 201 sind im Wesentlichen parallel. Aufgrund des Moire-Effekts bildet sich in der Überlappungszone 300 ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster 301.
In der Fig. 2 sind durch Hell-Dunkel-Kontraste die Modulationsmuster 101, 201 und das Überlagerungsmuster 301 im Überlagerungsbereich 300 schematisch dargestellt. Das Überlagerungsmuster 301 ist charakterisiert durch Maxima und Minima der Linienüberlappung. Die Maxima der Linienüberlappung entsprechen den Zentren der helleren Bereiche entlang des Überlagerungsmusters 301. Die Lage der Maxima der Linienüberlappung in Richtung senkrecht zu den Linien der Linienmuster ("Querrichtung") ist mit Pfeilen 302 gekennzeichnet ist. Das Überlagerungsmuster 301 ist periodisch. Die Periode P entspricht dem Abstand zwischen zwei benachbarten Maxima oder zwei benachbarten Minima der Linienüberlappung. P berechnet sich als:
Figure imgf000018_0001
wobei |di-d2| den Absolutbetrag des Unterschieds zwischen di und d2 bezeichnet.
Wenn das Modulationsmuster 101 räumlich fixiert ist und das Modulationsmuster 201 in Querrichtung um eine Strecke x verschoben wird, verschieben sich im Überlagerungsmuster 301 die Maxima der Linienüberlappung ebenfalls in Querrichtung. Die Verschiebung der Maxima der Linienüberlappung ist dabei aber größer als die Verschiebung des Modulationsmusters 201, sie beträgt x*di/Idi-d21 , d.h. die Verschiebung des Modulationsmusters 201 wird durch die Verschiebung des Überlagerungsmusters 301 vergrößert dargestellt. Der Vergrößerungsfaktor beträgt
Figure imgf000019_0001
Eine Vergrößerung ergibt sich in analoger Weise bei jeder Relativbewegung der Modulationsmuster 101, 201 in Querrichtung.
Durch die Vergrößerung wird die Genauigkeit der Bestimmung der relativen Lage der Modulationsmuster 101, 201 erhöht. Die relative Lage der Modulationsmuster 101, 201 wird bestimmt, indem die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters 301 von einer Referenzlage bestimmt wird.
Es ist bevorzugt, dass die Referenzlage durch eine Referenzmarkierung 203 auf dem Baufeld 8 festgelegt wird, die in einer Schicht des Aufbaumaterials 15 oder auf dem Target erzeugt wird. Der Abstand zwischen einem Maximum der Linienüberlappung und der Referenzmarkierung 203 wird bestimmt, um die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters 301 von der Referenzlage zu bestimmen . Besonders bevorzugt wird die Referenzmarkierung 203 gemeinsam mit einem der beiden Modulationsmuster 101, 201 erzeugt. In Fig. 2 ist eine Referenzmarkierung 203 dargestellt, die in besonders einfacher und daher bevorzugter Weise als verlängerte Linie des linienmusterförmigen Modulationsmusters 201 erzeugt worden ist. Es ist ausreichend, wenn von dem im Wesentlichen periodischen Überlagerungsmuster 301 ein Teil einer Periode P auf dem Baufeld 8 vorhanden ist. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass das im Wesentlichen periodische Überlagerungsmuster 301 in Querrichtung so breit ist, dass zumindest die Lage eines Maximums oder eines Minimums der Linienüberlappung bestimmt werden kann .
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, mehrere Referenzmarkie- rungen 203 vorzusehen. Bevorzugt werden die Referenzmarkierungen 203 gemeinsam mit einem der Modulationsmuster 101, 201 oder gemeinsam mit beiden Modulationsmustern 101, 201, besonders bevorzugt in Form verlängerter Linien, erzeugt. Das Überlagerungsmuster 301 und die mindestens eine Referenzmarkierung 203 werden von der Erfassungseinrichtung 18 ortsaufgelöst erfasst. Die Steuereinrichtung 29 bestimmt aus den von der Erfassungseinrichtung 18 übermittelten Daten die Abweichung des Überlagerungsmusters 301 von einer vorgegebenen Referenzla- ge .
Wenn die Abweichung einen vorgegebenen Soll-Wert überschreitet, verändert die Steuereinrichtung 29 ein oder mehrere Einstellungen der Bestandteile der Vorrichtung 1, um die Abweichung so zu verändern, dass die Abweichung den vorgegebenen Soll -Wert nicht mehr überschreitet.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Modulationsmuster 101, 201 nicht als Linienmuster auszuführen, sondern als andere Muster, die ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster 301 ausbilden können. Beispielsweise sind Punktmuster oder Gittermuster geeignete Modulationsmuster 101, 201. Mit in meh- reren Richtungen im Wesentlichen periodischen Modulationsmustern 101, 201, wie beispielsweise Gittermustern, ist es möglich, als Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters 301 von einer Referenzlage einen translatorischen Versatz in einer be- liebigen Richtung und/oder eine Drehung zu bestimmen.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Erfassung und Bestimmung der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters 301 von einer Referenzlage durch visuelle Inspektion vorzunehmen. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Vorrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung 18 aufweist, da der Bediener beispielsweise den Abstand zwischen einem Maximum der Linienüberlappung und einer Referenzmarkierung 203 visuell bestimmt. Wenn die Verfestigungseinrichtung 19 mehr als zwei Ablenkeinrichtungen aufweist und sich auf dem Baufeld 8 mehr als zwei jeweils einer Ablenkeinrichtung zugeordnete Teilbereiche befinden, so kann die Kalibrierung in der beschriebenen Weise für jede Überlappungszone zwischen zwei oder mehr Teilbereichen durchgeführt werden.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, dass zum Kalibrieren der Vorrichtung 1 die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters 301 von einer Referenzlage bestimmt wird und auf Grundlage der bestimmten Abweichung die Steuerbefehle, mittels der die Steuereinrichtung 29 die Elemente der Vorrichtung 1 steuert, modifiziert werden, um Abweichungen der relativen Lage der Teilbereiche des Baufeldes und anderer geometrischer Parameter von den jeweiligen Soll-Werten auszugleichen.
Es ist ferner möglich, elektromagnetische Strahlung, die beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters in einer auf dem Baufeld 8 aufgebrachten Schicht des Aufbaumaterials 15 oder beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters auf einem Target emittiert wird, in einen Strahlungsleiter einzukoppeln, mittels dieses Strahlungsleiters zu einem Strahlungssensor zu leiten sowie mit dem
Strahlungssensor zu erfassen und auf Basis der erfassten Strahlung Kalibrierungsinformationen abzuleiten. Auf Grundlage der abgeleiteten Kalibrierinformation wird beispielsweise geprüft, ob eine oder mehrere der Optikeinstellungen (beispielsweise Einstellungen, die die Ablenkung der von der Verfestigungsein- richtung ausgestrahlten Strahlung, deren Fokussierung auf das Baufeld und die Energiedichte eines ausgestrahlten Strahls bestimmen) einer Justage zu unterziehen sind. Eine Justage kann automatisch oder teilautomatisch, also ohne oder mit Mitwirkung des Bedieners, durchgeführt werden.
Über die Bestimmung der Periode P des Überlagerungsmusters 301 ist es möglich, Fehler in den Einstellungen der Verfestigungseinrichtung 19 festzustellen, da ein Vergleich des Ist-Werts mit dem Soll-Wert für die Periode P Aufschluss darüber gibt, ob die Ist-Werte für di und d2 den jeweiligen Soll-Werten entsprechen.
Wenn beispielsweise in verschiedenen Bereichen des Überlagerungsmusters 301 nicht derselbe Wert für die Periode P ermit- telt wird, gibt dies Aufschluss über eine entsprechende Abweichung in mindestens einem der Modulationsmuster 101, 201. Hierfür können Fehler in den Einstellungen der Verfestigungseinrichtung 19, insbesondere in den Fokussiereinrichtungen 124, 224, sowie in anderen optischen Bauteilen der Vorrichtung 1 verantwortlich sein. Es ist für die Bestimmung der Periode P von Vorteil, wenn das Überlagerungsmuster 301 in Querrichtung möglichst lang ist. In einem konkreten Ausführungsbeispiel sind die Modulationsmuster 101, 201 Linienmuster mit einer normal zur Richtung der Linien gemessenen Länge von 60 mm. Das Modulationsmuster 101 weist 240 äquidistante Linien auf. Das Modulationsmuster 201 weist 241 äquidistante Linien auf. Die mittlere der Linien des Modulationsmusters 201 ist im Vergleich zu den übrigen Linien länger ausgeführt, wobei die Verlängerung eine außerhalb der Überlappungszone 300 liegende Referenzmarkierung 203 bildet.
In einem anderen konkreten Ausführungsbeispiel wird die Fokussierung der Laserstrahlen 122, 222, die in einer Vorrichtung 1 zum Lasersintern oder Laserschmelzen zum Verfestigen von Aufbaumaterial 15 auf das Baufeld 8 ausgestrahlt werden, überprüft und gegebenenfalls justiert. Überprüfung und gegebenenfalls
Justage der Fokussierung werden bevorzugt für jeden Laserstrahl 122, 222 separat durchgeführt. Überprüfung und gegebenenfalls Justage können somit in völlig analoger Weise auch für Vorrichtungen 1, die nur eine Ablenkeinrichtung für einen Laserstrahl aufweisen, und auch für Vorrichtungen 1, die mehr als zwei Ablenkeinrichtungen für jeweils einen Laserstrahl aufweisen, durchgeführt werden. Zur Überprüfung der Fokussierung wird ein plattenförmiges Target 9, das aus eloxiertem Aluminium besteht, auf dem Träger 10 oder der Grundplatte 11 positioniert. Mittels eines der Laser 122, 222 wird auf der Oberseite des Targets 9 ein Linienmuster 400 aus im Wesentlichen parallelen Linien als Bestrahlungsmuster erzeugt. Das in Fig. 3 schematisch dargestellte Linienmuster besteht aus den Linien 410, 411, 412, 413, 414. Das Linienmuster 400 kann wesentlich mehr als fünf Linien aufweisen. Zwischen dem Erzeugen der einzelnen Linien wird der Träger 10 jeweils so in Richtung V bewegt, dass die in Querrichtung aufeinander folgenden Linien 413, 411, 410, 412, 414 bei einer immer weiter angehobenen Stellung des Trägers 10 erzeugt werden. Lediglich beim Erzeugen der mittleren Linie 410, die der einfacheren Identifizierbarkeit halber länger als die anderen Linien ausgeführt wird, befindet sich der Träger in ei- ner derartigen Stellung, dass die Oberseite des Targets 9, auf der das Muster 400 erzeugt wird, in der Arbeitsebene 7 liegt. Je enger gebündelt der Laserstrahl beim Erzeugen einer Linie auf dem Baufeld 8 auftrifft, desto schmäler ist die erzeugte Linie. Die Fokussierung ist richtig eingestellt, wenn die mitt- lere Linie 410 schmäler ist als die übrigen Linien 413, 411, 412, 414. Diese Situation ist in Fig. 3A dargestellt. In Fig. 3B ist eine Situation dargestellt, in der die Fokussierung nicht richtig eingestellt ist, was daran erkannt werden kann, dass eine von der Mitte entfernte Linie 411 schmäler ist als alle anderen Linien 413, 410, 412, 414. Die elektromagnetische Strahlung, die beim Erzeugen des Musters 400 von den entsprechenden Stellen des Targets 9 emittiert wird, wird zu einem Strahlungssensor geleitet, der die Strahlung detektiert und so das Linienmuster 400 automatisch erfasst. Die Steuereinrichtung 29 stellt automatisch die Breite der Linien 410, 411, 412, 413, 414 fest und bestimmt automatisch, ob die Fokussierung richtig ist. Gegebenenfalls führt die Steuereinrichtung 29 automatisch eine Justage von für die Fokussierung maßgeblichen Elementen der Vorrichtung 1, beispielsweise eine Justage einer der Fokus - siereinrichtungen 123, 223, durch. Aus den Linienabständen kann dabei automatisch der notwendige Korrekturbetrag abgeleitet werden .
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Einstellungen der Ablenkeinrichtungen 123, 223 im Zusammenhang mit Schraffurli- nien überprüft und gegebenenfalls die Ablenkeinrichtungen 123, 223 justiert. Überprüfung und gegebenenfalls Justage werden be- vorzugt für jeden Laserstrahl 122, 222 separat durchgeführt. Überprüfung und gegebenenfalls Justage können somit in völlig analoger Weise auch für Vorrichtungen 1, die nur eine Ablenkeinrichtung für einen Laserstrahl aufweisen, und auch für Vor- richtungen 1, die mehr als zwei Ablenkeinrichtungen für jeweils einen Laserstrahl aufweisen, durchgeführt werden. Schraffurli- nien können verwendet werden, um einen flächigen Bereich des Baufeldes 8 zu verfestigen. Schraffurlinien sind parallele von einer Seite des zu verfestigenden flächigen Bereichs zur gegen- überliegenden Seite desselben führende Linien, entlang denen Aufbaumaterial 15 verfestigt wird. Zum Erzeugen von Schraffurlinien wird ein Laserstrahl so bewegt, dass sich die Stelle, an der er auf dem Baufeld 8 auftrifft, zwischen der einen Seite des zu verfestigenden flächigen Bereichs und der gegenüberlie- genden Seite hin und her bewegt . Während der Richtungsumkehr kann der Laserstrahl ausgeschaltet werden, um zu verhindern, dass an einer Stelle, an der eine Richtungsumkehr stattfindet, lokal ein unerwünscht hoher Energieeintrag in das Aufbaumaterial erfolgt. Zur Überprüfung, ob die Richtungsumkehr des Laser- Strahls jeweils an der richtigen Stelle durchgeführt wird, wird mittels eines der Laser 122, 222 in einer Schicht von auf das Baufeld 8 aufgebrachten Aufbaumaterials 15 ein Linienmuster 500 aus im Wesentlichen parallelen und im Wesentlichen gleich langen Linien 501 als Bestrahlungsmuster erzeugt. Diese Linien 501 werden auf die oben für die Schraffurlinien beschriebene Weise erzeugt, es ist dabei allerdings bevorzugt, dass die Linien 501 voneinander einen Abstand, der größer ist als der übliche Abstand zwischen Schraffurlinien, aufweisen. Weiter wird eine zu den Linien 501 des Linienmusters 500 schräg verlaufende und auf einer Seite des Linienmusters 500 positionierte Linie 600 erzeugt. Ein Teil der Linien 501 schneidet die Linie 600, sodass sich eine Reihe von Schnittpunkten 700, 701, 702, 703 ergibt. Bevorzugt weist die Linie 600 zu den Linien 501 einen Winkel, der nahe bei 90 Grad liegt, auf. Die Schnittpunkte 700, 701, 702, 703 sind sowohl durch visuelle Inspektion als auch durch automatische Erfassung einfacher und genauer zu erfassen als die Länge der Linien 501. Die Lage des letzten Schnittpunktes 703 in der Reihe gibt Aufschluss über die Länge der Linien 501. Dies ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die elektromagnetische Strahlung, die beim Erzeugen des Linienmusters 500 und der Linie 600 von den entsprechenden Stellen des Baufeldes 8 emit- tiert wird, wird zu einem Strahlungssensor geleitet, der die Strahlung detektiert und das Belichtungsmuster erfasst. Die Steuereinrichtung 29 stellt automatisch die Lage von zumindest dem letzten Schnittpunkt 703 in der Reihe fest und bestimmt daraus automatisch die Länge der Linien 501 und vergleicht diese mit einem Soll-Wert. Gegebenenfalls führt die Steuereinrichtung 29 automatisch eine Justage durch, beispielsweise eine Justage der Ablenkeinrichtungen 123, 223.
Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand von Vorrichtungen 1 zum Lasersintern oder Laserschmelzen beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts 2 durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials 15 angewendet werden.
Die Verfestigungseinrichtung 19 kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z.B. Laserdiode, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser) oder eine Zeile dieser Laser umfassen. Allgemein kann als Verfestigungseinrichtung 19 jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchen- Strahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials 15 aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die ge- eignet ist, das Aufbaumaterial 15 zu verfestigen. Statt des Ablenkens eines Strahls kann auch das Belichten mit einem verfahrbaren Zeilenbelichter durchgeführt werden. Auch auf das selektive Maskensintern, bei dem eine ausgedehnte Lichtquelle und eine Maske verwendet werden, oder auf das High-Speed-Sintern (HSS) , bei dem auf dem Aufbaumaterial 15 selektiv ein Material aufgebracht wird, das die Strahlungsabsorption an den dem Querschnitt des Objekts entsprechenden Stellen erhöht (Absorptionssintern) oder verringert ( Inhibitationssintern) . Anstelle des Einbringens von Energie kann das selektive Verfestigen des aufgetragenen Aufbaumaterials auch durch 3D-Drucken erfolgen, beispielsweise durch Aufbringen eines Klebers. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf das Herstellen eines Objekts 2 mittels schichtweisen Auftragens und selektiven Verfes- tigens eines Aufbaumaterials 15 unabhängig von der Art und Weise, in der das Aufbaumaterial 15 verfestigt wird.
Als Aufbaumaterial 15 können verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbesondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Ke- ramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver. Im Rahmen der Stereolitografie ist auch die Verwendung flüssiger Aufbaumaterialien möglich.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts (2) in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen mit
einem Bauraum, in dem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in dem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen des Aufbau- materials (15) schichtweise aufzubauen ist,
wobei das Baufeld (8) wenigstens einen ersten Teilbereich (100) und einen zweiten Teilbereich (200) , die in einer Überlappungszone (300) überlappen, aufweist, und
einer Verfestigungseinrichtung (19) zum Ausstrahlen von Strahlen (122, 222) elektromagnetischer Strahlung oder von Teilchenstrahlen auf selektive Stellen des Baufeldes (8) ,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines im Wesentlichen periodischen ersten Modulationsmusters (101) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target (9) in einem ersten Teilbereich (100) des Baufeldes (8) ,
Erzeugen eines im Wesentlichen periodischen zweiten Modulationsmusters (201) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target (9) in einem zweiten Teilbereich (200) des Baufeldes (8) ,
wobei das erste Modulationsmuster (101) und das zweite Modulationsmuster (201) in der Überlappungszone (300) ein im Wesentlichen periodisches Überlagerungsmuster (301) ausbilden, dessen Periode größer ist als die Periode des ersten Modulati- onsmusters (101) und die Periode des zweiten Modulationsmusters (201) ,
Erfassen des Überlagerungsmusters (301) und Bestimmen der Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters (301) auf dem Baufeld (8) von einer Referenzlage.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
als im Wesentlichen periodische Modulationsmuster (101, 201) Linienmuster, Gittermuster oder Punktmuster erzeugt werden.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzlage durch mindestens eine Referenzmarkierung (203) auf dem Baufeld festgelegt wird, wobei die mindestens eine Referenzmarkierung (203) in einer Schicht des Aufbaumateri- als (15) oder auf einem Target (9) von der Verfestigungseinrichtung (19) erzeugt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verfestigungseinrichtung (19) Strahlen (122, 222) elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, ausstrahlt, wobei verschiedene Strahlen (122, 222) von verschiedenen Strahlungsquellen (121, 221) ausgestrahlt werden o- der durch Strahlteilung aus der von einer Strahlungsquelle aus- gestrahlten Strahlung erzeugt werden.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lage des ersten Modulationsmusters (101) und/oder des zweiten Modulationsmusters (201) auf dem Baufeld (8) derart verändert wird, dass die Abweichung der Lage des Überlagerungs musters (301) auf dem Baufeld (8) von einer Referenzlage höchs tens einen Soll-Wert aufweist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bestimmen der Abweichung der Lage des Uberlagerungs - musters (301) auf dem Baufeld (8) von der Referenzlage ein Bestimmen eines Versatzes und/oder einer Drehung umfasst, wobei bevorzugt auf Basis der Bestimmung des Versatzes und/oder der Drehung ein Verändern der Lage des ersten und/oder zweiten Modulationsmusters (101, 201), also ein Verändern des Versatzes und/oder der Drehung, erfolgt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren vor und/oder während und/oder nach dem Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durchgeführt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestimmung der Abweichung der Lage des Uberlagerungs - musters (301) auf dem Baufeld (8) von der Referenzlage eine au tomatische Erfassung umfasst, insbesondere eine sensorische Er fassung mit einer Erfassungseinrichtung, die mindestens einen Strahlungsleiter und einen Strahlungssensor umfasst.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf Basis der bestimmten Abweichung der Lage des Überlage rungsmusters (301) auf dem Baufeld von der Referenzlage automa tisch oder teilautomatisch modifizierte Steuerbefehle für den Betrieb der Vorrichtung (1) für die Herstellung des herzustellenden Objekts (2) abgeleitet werden.
10. Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung (1) zum Her- stellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts (2) in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, bei dem ein Bestrahlungsmuster ortsaufgelöst erfasst wird,
wobei die Vorrichtung einen Bauraum, in dem ein Baufeld
(8) vorgesehen ist und in dem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen des Aufbaumaterials (15) schichtweise aufzubauen ist,
eine Verfestigungseinrichtung (19) zum Ausstrahlen mindes- tens eines Strahls elektromagnetischer Strahlung oder mindestens eines Teilchenstrahls auf selektive Stellen des Baufeldes
(8) und
eine Erfassungseinrichtung mit mindestens einem Strahlungssensor und optional mindestens einem Strahlungsleiter um- fasst,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines Bestrahlungsmusters auf dem Baufeld (8) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target
(9) ,
optional: Einkoppeln der elektromagnetischen Strahlung, die beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters vom Aufbaumaterial (15) oder vom Target (9) emittiert wird, in den Strahlungsleiter,
Leiten der Strahlung zu dem Strahlungssensor und
Erfassen der Strahlung mit dem Strahlungssensor und
Ableiten einer Kalibrierungsinformation auf Basis dieser Erfassung.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kalibrierungsinformation zur automatischen oder teil- automatischen Justage einer Optikeinstellung, insbesondere einer Fokuseinstellung, der Verfestigungseinrichtung (19) verwendet wird.
12. Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Verfestigen von Aufbaumaterial (15) an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts (2) in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen mit
einem Bauraum, in dem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in dem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen des Aufbau- materials (15) schichtweise aufzubauen ist,
wobei das Baufeld (8) wenigstens einen ersten Teilbereich (100) und einen zweiten Teilbereich (200) , die in einer Überlappungszone (300) überlappen, aufweist,
einer Verfestigungseinrichtung (19) zum Ausstrahlen von Strahlen (122, 222) elektromagnetischer Strahlung oder von Teilchenstrahlen auf selektive Stellen des Baufeldes (8) ,
gekennzeichnet durch
eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein im Wesentlichen periodisches erstes Modulationsmuster (101) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target (9) in einem ersten Teilbereich (100) des Baufeldes erzeugt,
eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein im Wesentlichen periodisches zweites Modulationsmuster (201) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target (9) in einem zweiten Teilbereich (200) des Baufeldes erzeugt,
wobei das erste Modulationsmuster (101) und das zweite Modulationsmuster (201) in der Überlappungszone (300) ein im We- sentlichen periodisches Überlagerungsmuster (301) ausbilden, dessen Periode größer ist als die Periode des ersten Modulationsmusters (101) und die Periode des zweiten Modulationsmusters (201) ,
eine Erfassungseinrichtung, ausgebildet zum Erfassen des
Überlagerungsmusters (301) , und
eine Bestimmungseinheit, die im Betrieb die Abweichung der Lage des Überlagerungsmusters (301) auf dem Baufeld (8) von einer Referenzlage bestimmt.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verfestigungseinrichtung (19) wenigstens eine erste Ablenkeinrichtung (123) und eine zweite Ablenkeinrichtung (223) zum Ablenken eines ersten und eines zweiten von der Verfestigungseinrichtung ausgestrahlten Strahls (122, 222) aufweist, wobei der ersten Ablenkeinrichtung (123) ein erster Teilbereich (100) des Baufeldes (8) zugeordnet ist und der zweiten Ablenkeinrichtung (223) ein zweiter Teilbereich (200) des Bau- feldes (8) zugeordnet ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung einen Sensor beinhaltet, der die in der Überlappungszone (300) auftreffende Strahlung durch De- tektion der infolge der auftreffenden Strahlung auftretenden vorübergehenden oder dauerhaften Veränderungen einer Eigenschaft des Aufbaumaterials (15) oder des Targets (9) ortsaufgelöst erfasst.
15. Kalibriereinheit zum Kalibrieren einer Vorrichtung (1) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch Schicht- weises Verfestigen von Auf aumaterial an den dem Querschnitt des herzustellenden Objekts (2) in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen, wobei die Kalibriereinheit ein Bestrahlungsmuster ortsaufgelöst erfasst,
wobei die Vorrichtung
einen Bauraum, in dem ein Baufeld (8) vorgesehen ist und in dem das Objekt (2) durch selektives Verfestigen des Aufbau- materials (15) schichtweise aufzubauen ist, und
eine Verfestigungseinrichtung (19) zum Ausstrahlen mindes- tens eines Strahls (122, 222) elektromagnetischer Strahlung oder mindestens eines Teilchenstrahls auf selektive Stellen des Baufeldes (8)
umfasst ,
gekennzeichnet durch
eine Erzeugungseinheit, die im Betrieb ein Bestrahlungsmuster auf dem Baufeld (8) in einer Schicht des Aufbaumaterials (15) oder auf einem Target (9) erzeugt,
eine Erfassungseinrichtung mit mindestens einem Strahlungsleiter und mindestens einem Strahlungssensor, wobei der mindestens eine Strahlungsleiter ausgebildet ist, Strahlung zu einem Strahlungssensor zu leiten,
eine Einkopplungseinheit zum Einkoppeln der elektromagnetischen Strahlung, die beim Erzeugen eines Bestrahlungsmusters vom Aufbaumaterial (15) oder vom Target (9) emittiert wird, in den Strahlungsleiter, und
eine Ableitungseinheit zur Ableitung einer Kalibrierungs- Information auf Basis dieser Erfassung.
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